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¿Edificios más verdes y económicos? El poder de la «inteligencia de enjambre» en el diseño de pilares mixtos

La verticalización es una respuesta indispensable para alcanzar la densidad urbana necesaria en un planeta sobrepoblado; sin embargo, el método de construcción actual no resulta eficaz. Según el informe Global Status Report for Buildings and Construction 2024/2025, la industria de la construcción consume el 32 % de la energía global y es responsable del 34 % de las emisiones de CO₂. Con el acero y el hormigón representando el 18 % de ese total, la urgencia de un cambio de paradigma es absoluta.

Como ingenieros, nos enfrentamos a una pregunta crítica: ¿es posible seguir elevando nuestras ciudades sin destruir el ecosistema? La respuesta reside en la ingeniería de precisión y en la optimización de las columnas CFST (columnas tubulares de acero rellenas de hormigón), una solución técnica que está redefiniendo la eficiencia estructural y la sostenibilidad.

A continuación, os presentamos algunas ideas clave, fruto del trabajo de Alves y su equipo (2026), sobre la optimización multiobjetivo sostenible de columnas tubulares mixtas de acero y hormigón de alta resistencia. El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE , que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la estancia de investigación del profesor Élcio C. Alves en nuestra universidad.

1. Por qué el hormigón de alta resistencia es sorprendentemente la opción más ecológica.

Un hallazgo contraintuitivo, pero fundamental, del estudio de Alves (2026) es que el uso de hormigón de alta resistencia (HSC, por sus siglas en inglés) de 80 MPa o 90 MPa resulta ser la opción más sostenible. Aunque la producción de un metro cúbico de hormigón de alta resistencia emite más CO₂ que la de uno convencional, su mayor capacidad portante permite una reducción volumétrica significativa.

Al reducir el tamaño de las columnas, no solo se gana espacio útil en la arquitectura, sino que la disminución total del uso de materiales compensa con creces la huella de carbono de cada uno de ellos. Es una lección de diseño: el material más «caro» ambientalmente por unidad puede ser el que menos impacto tiene en el sistema en su conjunto.

«El uso de hormigón de alta resistencia (80 MPa o superior) y aceros de alto grado está plenamente justificado por la reducción significativa de las emisiones finales de la columna, lo que supera el impacto inicial de producir materiales más costosos». — Alves et al. (2026).

Variables de diseño de las columnas compuestas

2. MOPSO: inteligencia colectiva para equilibrar costes y emisiones.

El diseño tradicional suele ser un proceso manual que prioriza el coste directo. No obstante, en proyectos de alta complejidad, la ingeniería moderna recurre a la optimización mediante un enjambre de partículas con múltiples objetivos (MOPSO). Este algoritmo de «enjambre de partículas» simula comportamientos sociales para encontrar el equilibrio ideal, conocido como el frente de Pareto.

El MOPSO no proporciona una única solución, sino un conjunto de opciones óptimas que equilibran tres aspectos críticos: la minimización de costes, la reducción de kgCO₂ y la maximización de la capacidad de carga. El algoritmo ajusta simultáneamente variables técnicas como:

El diámetro y el espesor del tubo de acero.
El número y el diámetro de las barras de refuerzo internas.
El uso de aceros HSLA (High-Strength Low-Alloy), como el ASTM A572 Gr. 65 o el avanzado ASTM A913 Gr. 70.

Confiar en estos algoritmos permite encontrar geometrías que un diseñador humano difícilmente alcanzaría y optimizar cada gramo de acero para que cumpla su función estructural máxima.

3. La esbeltez: el factor que puede duplicar el coste de tu proyecto.

La altura de una columna no es un factor lineal en cuanto al impacto. Al analizar el paso de columnas de 3 a 5 metros, surge un «impuesto invisible» impulsado por la física: los efectos de segundo orden.

Según el método B1 de la norma NBR 8800:2008, al aumentar la longitud, la columna es más susceptible al pandeo. Esto obliga a incrementar drásticamente la sección de acero o a utilizar materiales con una resistencia mucho mayor para compensar la inestabilidad. Los resultados de esta transición son masivos:

Emisiones de CO₂: el incremento de 3 m a 5 m puede disparar las emisiones entre un 70 % y un 105 %.
Costes materiales: el presupuesto puede incrementarse entre un 50 % y un 80 %.

La esbeltez no solo supone un reto estético, sino también un riesgo financiero y medioambiental que exige una optimización matemática rigurosa para evitar duplicar la huella de carbono de la estructura.

Del papel a la práctica: superando estándares anteriores.

La evolución de los modelos de optimización está dando frutos tangibles. Al comparar los resultados de Alves et al. (2026) con investigaciones previas (como la de Correia et al., 2025), se observa que el uso de aceros de alto grado y modelos actualizados permite reducir las emisiones hasta en un 47 %.

Escenario de carga (Mxd/Myd)	Correia et al. (2025) (kgCO₂)	Alves et al. (2026) (kgCO₂)
Uniaxial (30/0 kNm)	286,44	233,89
Uniaxial alta (270/0 kNm)	446,26	265,94
Oblicua (27/27 kNm)	248,16	131,74

Lo más impresionante es que estas reducciones (que oscilan entre el 9 % y el 47 %) se lograron aumentando la capacidad de carga hasta en un 14 % en columnas reforzadas, mientras se reducía el área transversal de acero. Este hito ha sido posible gracias a la transición hacia aceros de mayor rendimiento, como el ASTM A913 Gr. 70.

Conclusión: hacia una ingeniería de precisión.

Los resultados son concluyentes: el uso de materiales HSC y de algoritmos MOPSO ya no es un lujo para proyectos experimentales, sino una necesidad imperativa para la sostenibilidad urbana. La ingeniería de precisión nos permite construir estructuras más resistentes y esbeltas con una fracción del impacto ambiental asociado a los métodos tradicionales.

La industria se encuentra ante una encrucijada técnica y ética: ¿estamos listos para abandonar las «recetas» de diseño tradicionales en favor de la optimización matemática?

Si pudieras reducir a la mitad la huella de carbono de tu próxima estructura simplemente ajustando la resistencia del hormigón y aplicando algoritmos de precisión, ¿por qué no lo harías?

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre esta investigación.

En este vídeo se resume el contenido del artículo.

Sustainable_Vertical_Optimization

Referencia:

ALVES, E.C.; YEPES-BELLVER, L.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2026). Sustainable Multi-Objective Optimization of Tubular Composite Columns with High-Strength Steel and Concrete. Congress on Project Management and Engineering, AEIPRO, 7-9 de julio, Castellón (Spain).

CORREIA, L.; RODRIGUES, M. C. A.; ALVES, E. C. (2025). Multi-Objective Optimization of Steel and Concrete Tubular Composite Columns. Proceedings CILAMCE 2025, Vitória – ES – Brazil.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Reflexiones sobre la docencia de la asignatura de Procedimientos de Construcción

Aún está fresca la tinta del último libro que acabo de publicar. Como he señalado en otras ocasiones, mi mayor aspiración es culminar una «Enciclopedia de la ingeniería de la construcción» antes de jubilarme. Es un proyecto de enorme envergadura que, en los tiempos que corren, puede parecer incluso una rareza, pues el actual sistema de evaluación del profesorado universitario concede escaso reconocimiento a este tipo de obras, privilegiando casi exclusivamente los artículos científicos. Aun así, inspirado por el legado de los grandes catedráticos que han marcado el rumbo de nuestra profesión, continúo dedicando, con la humildad de quien sabe que siempre queda mucho por aprender, una parte esencial de mi tiempo a este ilusionante desafío.

En este caso, se trata de un Manual de Referencia (revisado por el sistema doble ciego) de la Universitat Politècnica de València. Se trata de un libro de 452 páginas, con 214 ilustraciones y 200 preguntas de autoevaluación, titulado «Fabricación y puesta en obra del hormigón». Su referencia es el número 441 y, si os interesa, lo podéis conseguir en este enlace: https://www.lalibreria.upv.es/portalEd/UpvGEStore/control/product?product_id=441-5-1

Sin embargo, no me he podido resistir a compartir el prólogo que he escrito para este libro y que, además de presentarlo, sirve como reflexión sobre la docencia de la asignatura «Procedimientos de Construcción», actualmente impartida en los grados de ingeniería civil y de ingeniería de obras públicas de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Valencia.

Prólogo

La docencia de una asignatura como Procedimientos de Construcción conlleva una dificultad singular: no se trata solo de explicar conceptos, sino de enseñar cómo se ejecutan realmente las obras, lo que implica abordar no solo las fases constructivas, sino también aspectos esenciales como el conocimiento de la maquinaria y los medios auxiliares, la seguridad y salud, el impacto ambiental y, sobre todo, los fundamentos técnicos necesarios —geotecnia, resistencia de materiales, mecánica, cálculo de estructuras, gestión empresarial, planificación y economía— que permiten seleccionar el proceso constructivo más adecuado para cada caso.

Además, todo ello debe transmitirse a estudiantes cuya experiencia directa en obra es, en la mayoría de los casos, escasa o inexistente. Entonces surge una pregunta inevitable: ¿cómo llevar la obra al aula?

Es evidente que nada sustituye a la experiencia directa. Las visitas a obras y las prácticas en empresa resultan imprescindibles para la formación del futuro profesional. Sin embargo, aun siendo necesarias, no son suficientes para adquirir las competencias y la visión global que exige el ejercicio de la ingeniería.

La dificultad aumenta cuando estas asignaturas se imparten en los primeros cursos del grado. En planes de estudio anteriores, Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras se cursaba en los últimos años, incluso en paralelo con la asignatura de Proyectos. Esto permitía al estudiante integrar los conocimientos adquiridos y comprender con mayor profundidad la lógica constructiva. Pero independientemente del momento en que se imparta, el reto de acercar la realidad de la obra al estudiante sigue siendo el mismo.

Recuerdo cuando cursé esta asignatura en el cuarto curso de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, en 1986. El profesor D. Hermelando Corbí Abad utilizaba entonces todos los recursos disponibles: proyector de opacos, fotografías que circulaban de mano en mano, catálogos de maquinaria y de empresas y, sobre todo, mucha pizarra. Tomábamos apuntes con esmero y disponíamos de textos mecanografiados que nos servían de guía. Las clases se complementaban con numerosas visitas a obras y excursiones técnicas que no solo ampliaban nuestros conocimientos, sino que también fortalecían el compañerismo y alimentaban nuestra vocación por esta apasionante profesión.

Cuando en 1994 comencé a impartir la asignatura, ya como profesor asociado y tras varios años de experiencia en los sectores público y privado, recurrí a los medios que entonces estaban a nuestro alcance: vídeos en VHS, transparencias, fotografías y catálogos. Las visitas a obra seguían siendo un pilar fundamental. No obstante, el problema persistía. Las técnicas constructivas evolucionaban con rapidez y la maquinaria y los medios auxiliares cambiaban a un ritmo que resultaba difícil de seguir con los recursos disponibles.

La llegada de los ordenadores personales, las presentaciones digitales y, sobre todo, de internet y de la inteligencia artificial supusieron un punto de inflexión. Con el cambio de milenio, la información comenzó a multiplicarse exponencialmente. Las fotografías, los vídeos y los documentos se acumulaban en el disco duro sin un orden claro. Era necesario estructurar y sistematizar todo el material.

El 5 de marzo de 2012 inicié una bitácora digital con el propósito de organizar esa información dispersa. Así nació el «Blog de Víctor Yepes», concebido inicialmente como una herramienta personal de organización y que pronto se convirtió en un recurso abierto para estudiantes y profesionales. La posibilidad de estructurar contenidos en entradas, incorporar material gráfico, enlazar documentos y facilitar el acceso permanente a la información transformó por completo mi forma de enseñar. Los estudiantes podían no solo repasar lo explicado en clase, sino también profundizar y ampliar sus conocimientos de forma autónoma. Con el tiempo, el blog se ha ampliado hasta convertirse en un repositorio dinámico y extenso de contenidos sobre la construcción, con más de 2400 artículos dedicados a la ingeniería de la construcción.

El siguiente paso fue natural: depurar, revisar y sistematizar ese material para convertirlo en textos docentes estructurados. Así surgieron los Manuales de Referencia, editados por la Universitat Politècnica de València, entre los cuales se enmarca la presente obra.

Este libro es fruto de un esfuerzo de recopilación, ordenación y actualización del conocimiento, con el objetivo de ofrecer un recurso integral y actualizado tanto para estudiantes como para profesionales. Cada generación de docentes tiene la responsabilidad de renovar y mantener actualizados los contenidos de sus asignaturas, incorporando los avances técnicos y normativos. Las leyes y reglamentaciones que afectan a las estructuras y medios auxiliares evolucionan con el tiempo, por lo que en estas páginas se han destacado especialmente los principios fundamentales, aquellos que permanecen más allá de los cambios coyunturales.

La fabricación y la puesta en obra del hormigón constituyen una fase decisiva en el proceso constructivo, pues de ellas depende que las prestaciones previstas en el proyecto se materialicen correctamente en la obra. A diferencia de las asignaturas de materiales, centradas en la caracterización y las propiedades del hormigón, o de las de cálculo de estructuras, orientadas a su dimensionamiento, este ámbito se ocupa de los procesos reales de dosificación, transporte, vertido, compactación, curado y control. En definitiva, es el puente entre la teoría y la realidad física que garantiza la durabilidad, la seguridad y la calidad final de la estructura.

La naturaleza práctica de esta obra responde a la necesidad de cubrir un vacío editorial. Aunque existen excelentes textos sobre geotecnia, resistencia de materiales, cálculo de estructuras o hidráulica, son escasas las publicaciones que abordan con suficiente profundidad y actualidad los procedimientos constructivos, la maquinaria y los medios auxiliares que hacen posible materializar los proyectos.

Una de las mayores dificultades a la hora de elaborar este libro ha sido la recopilación y selección del material gráfico, indispensable para comprender adecuadamente los elementos descritos. En el ámbito de la construcción, la imagen no es un simple complemento, sino una herramienta fundamental para el aprendizaje.

El libro está organizado en capítulos que abordan de forma sistemática la fabricación del hormigón, incluidos sus procesos y la maquinaria empleada, su transporte y vertido en obra, las operaciones de compactación y curado, así como las técnicas de reparación. También se dedica un apartado específico a los hormigones especiales y un capítulo final a los pavimentos de hormigón empleados en carreteras. La obra se completa con referencias bibliográficas y una serie de preguntas tipo test, con respuestas incluidas, para que el lector pueda evaluar su comprensión. Un índice temático final facilita la localización rápida de los contenidos.

El reto de esta obra ha consistido en integrar información dispersa, combinar técnicas tradicionales con otras plenamente actuales y describir maquinaria que, año tras año, deja obsoletos los modelos anteriores. Es posible, e incluso deseable, que dentro de algunos años parte de lo aquí expuesto se convierta en testimonio de una etapa superada por la robotización, la inteligencia artificial, los gemelos digitales y otras tecnologías emergentes que transformarán profundamente nuestra forma de concebir y ejecutar las obras.

Aunque se ha realizado una revisión minuciosa del manuscrito, es posible que persista alguna errata propia de una primera edición. Asumo la responsabilidad por cualquier error u omisión y agradezco de antemano las sugerencias que contribuyan a mejorar futuras ediciones.

A partir de este momento, el libro deja de pertenecer a su autor y pasa a ser del lector. Espero que estas páginas sirvan de ayuda a estudiantes y profesionales en su acercamiento al apasionante mundo de la construcción y, en particular, al desafío diario que supone la fabricación y la puesta en obra del hormigón para hacer realidad cada proyecto.

Valencia, mayo de 2026.

Referencia:

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

¿Prefabricado o «in situ»? El dilema del ciclo de vida en los marcos de hormigón

Para comprender la magnitud del desafío al que se enfrenta la infraestructura moderna, basta con observar un dato: para encontrar el equilibrio perfecto entre eficiencia y ética, la ingeniería ha tenido que analizar hasta 50 configuraciones optimizadas de una estructura que la mayoría de nosotros apenas notamos. Nos referimos a los pasos inferiores y a los marcos de carretera: ese esqueleto invisible de hormigón que sostiene nuestras vías de comunicación.

Como ingenieros, nos enfrentamos a una pregunta recurrente: ¿es mejor construir in situ (ISRCF), vertiendo el hormigón directamente en la obra, o apostar por sistemas prefabricados modulares (PRCAF)? La respuesta no es una verdad absoluta, sino un complejo mapa de compromisos en el que la geometría de la obra decide quién gana la batalla por la sostenibilidad.

Los resultados que presentamos son fruto de la siguiente publicación:

RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE , que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La prefabricación: el campeón ambiental (con matices).

Si analizamos los datos con la metodología ReCiPe 2016, el sistema prefabricado (PRCAF) se presenta como el líder indiscutible en términos ambientales. Las cifras del estudio son claras: estas soluciones logran reducir el potencial de calentamiento global (GWP) entre un 9 % y un 17 % en comparación con los marcos construidos in situ.

Esta ventaja se debe principalmente a la optimización de las secciones transversales. Al producirse en entornos industriales controlados, el carbono embebido se reduce significativamente al emplear secciones más esbeltas y eficientes. Sin embargo, como expertos, debemos ser cautos al generalizar. Como bien señala la investigación original:

«No existe una tipología de construcción universalmente preferible; el rendimiento ambiental y social del ciclo de vida varía según la escala geométrica».

El factor de escala: por qué la longitud es el verdadero enemigo.

Al estudiar configuraciones de entre 8 y 16 metros de vano (longitud), hemos descubierto que la geometría dicta el impacto ambiental con una severidad implacable. El hallazgo técnico es contundente: aumentar el vano en solo dos metros incrementa el GWP entre un 23 % y un 25 %, mientras que cada metro adicional de profundidad del suelo solo lo incrementa en un 11 %.

¿Por qué ocurre esto? La respuesta se basa en la mecánica estructural básica del Eurocódigo 2. El aumento de la longitud del vano obliga a un incremento cuadrático de la demanda de material para contrarrestar los momentos flectores y garantizar la funcionalidad (control de grietas). En cambio, la profundidad del suelo genera principalmente cargas verticales, cuya relación con el consumo de material es mucho más lineal y moderada. En ingeniería, la longitud no solo es distancia, sino que también representa una carga exponencial para el planeta.

El sorprendente «giro» social: lo tradicional recupera terreno.

Aquí es donde el análisis técnico, realizado bajo los marcos PSILCA y la plataforma SOCA v2, revela una realidad contraintuitiva. Aunque el prefabricado es mejor desde el punto de vista ambiental, el sistema in situ (ISRCF) recupera una ventaja competitiva social en proyectos a gran escala.

Al alcanzar vanos de entre 14 y 16 metros, se presentan los denominados «puntos de cruce» (crossover points). En estas dimensiones, el sistema tradicional tiene un impacto social hasta un 10,8 % menor. Esto sucede porque, a gran escala, los riesgos de la cadena de suministro y de la logística de transporte de piezas prefabricadas en masa empiezan a superar la eficiencia industrial. El sistema ISRCF, al ser más intensivo en mano de obra local, actúa como un motor de resiliencia para la comunidad.

Para entender este impacto, debemos considerar los cuatro grupos de partes interesadas definidos por el modelo PSILCA: trabajadores, comunidad local, actores de la cadena de valor y sociedad.

Beneficios sociales según la escala del proyecto:

Vanos pequeños (8-10 metros): el sistema PRCAF es superior. La mecanización reduce los riesgos laborales para los trabajadores y minimiza las molestias (ruido, tráfico) para la comunidad local.
Vanos grandes (14-16 metros): el sistema ISRCF es preferible. Fomenta el empleo directo en la zona y fortalece a los actores locales de la cadena de valor (canteras y plantas cercanas), reduce la dependencia de riesgos globales y optimiza el impacto en la sociedad local.

Estos resultados, evidentemente, dependen de las circunstancias locales. Por tanto, pueden variar según la región o las prioridades de cada caso concreto.

El ciclo de vida completo: del cemento a la carbonatación.

Para tomar una decisión ética, debemos aplicar un enfoque de «cuna a tumba» (cradle-to-grave). En los sistemas PRCAF, el impacto se concentra principalmente en la fase de fabricación, que representa entre el 89 % y casi el 100 % del total debido a la intensidad energética de las plantas industriales. En cambio, los sistemas ISRCF distribuyen su huella de forma más equilibrada entre la construcción y el fin de vida útil.

Un factor vital en este ciclo es la carbonatación. Durante los 100 años de vida útil definidos para estas estructuras, el hormigón actúa como una esponja química que secuestra CO₂. Este proceso se intensifica en la fase de desmantelamiento, cuando el hormigón triturado maximiza su superficie expuesta.

«El enfoque «de la cuna a la tumba» es esencial, ya que nos permite considerar no solo el impacto de fabricar hormigón, sino también su capacidad para absorber carbono y su facilidad de reciclaje al final de su vida útil».

Conclusión: hacia una ingeniería de precisión ética.

La elección entre el prefabricado y el in situ no debe tomarse a la ligera. Depende de la escala geométrica y de las prioridades del proyecto. Si buscamos la máxima eficiencia en GWP para un paso inferior pequeño, la opción es el PRCAF. Sin embargo, si nos enfrentamos a una estructura de gran vano en la que el tejido social es una prioridad, el ISRCF puede ser la opción más sostenible en términos integrales.

El futuro nos exige emplear la optimización paramétrica desde las primeras fases del diseño. Solo así podremos avanzar hacia una infraestructura que no solo soporte el tráfico, sino que también sostenga de manera equilibrada nuestro entorno y nuestras comunidades.

Como ciudadanos y profesionales, nos queda una reflexión pendiente: ¿deberíamos priorizar siempre la eficiencia industrial y la rapidez del prefabricado o es momento de dar más peso a la resiliencia social y al empleo local en las obras públicas que definen nuestro futuro?

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes de esta investigación.

Este vídeo resume bien el contenido del artículo científico al que hacemos referencia.

Infrastructure_Sustainability_Scaling

El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.

Referencia:

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Compromisos ambientales y sociales del ciclo de vida en marcos de hormigón para carreteras

Acaban de publicarnos un artículo en Cleaner Environmental Systems, una revista indexada en el primer cuartil del JCR. El trabajo analiza las compensaciones ambientales y sociales a lo largo del ciclo de vida de los sistemas de marcos de hormigón para carreteras y compara dos tipologías constructivas predominantes: los marcos de hormigón armado ejecutados in situ (ISRCF) y los marcos articulados modulares prefabricados (PRCAF). Tras evaluar 50 configuraciones optimizadas en coste (con luces de entre 8 y 16 metros y profundidades de cobertura de suelo de entre 1 y 5 metros), el estudio revela que no existe una tipología universalmente superior.

Los resultados principales indican que los sistemas prefabricados (PRCAF) reducen las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 9 % y un 17 % en comparación con las alternativas in situ. Sin embargo, el desempeño social depende de la escala: los marcos prefabricados son preferibles para configuraciones pequeñas (luces ≤ 12 m), mientras que los marcos in situ muestran menores impactos sociales en luces mayores (≥ 14 m) debido a una mayor intensidad de mano de obra local y a la estructura de la cadena de suministro.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE , que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

1. Introducción y marco de referencia.

La ingeniería contemporánea prioriza la sostenibilidad de las infraestructuras para aumentar su resiliencia frente a las crisis globales y cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030. La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 9 % de las emisiones antropogénicas globales de CO₂, lo que sitúa al carbono embebido como una métrica crítica.

Tipologías estructurales evaluadas

ISRCF (In-situ Reinforced Concrete Frames): marcos cerrados monolíticos construidos íntegramente in situ. Son la solución estándar, especialmente en suelos de baja capacidad portante.
PRCAF (Precast Reinforced Concrete Articulated Frames): marcos abiertos modulares, ensamblados a partir de piezas prefabricadas en forma de U, que ofrecen ventajas operativas, como tiempos de instalación más cortos y una mejor utilización de los recursos.

Marco prefabricado articulado. https://forte.es/productos/marcos-articulados/

2. Metodología de evaluación.

La investigación utiliza un enfoque integrado de evaluación del ciclo de vida (LCA) que abarca las dimensiones ambiental (E-LCA) y social (S-LCA) bajo un marco de «cuna a tumba» (cradle-to-grave).

Parámetros de la evaluación

Unidad funcional: un metro lineal de marco de carretera.
Alcance: fabricación de materiales, transporte, construcción, uso (100 años de vida útil, incluida la carbonatación) y fin de vida útil (desmantelamiento y reciclaje).
Herramientas y datos:
- E-LCA: método ReCiPe 2016, bases de datos Ecoinvent 3.7.1 y BEDEC.
- S-LCA: marco PSILCA/SOCA v2, que mide el riesgo en horas de riesgo medio (MRH).
- Optimización: Los 50 casos analizados se optimizaron previamente en términos de coste mediante un algoritmo metaheurístico (simulated annealing).

3. Análisis del rendimiento ambiental (E-LCA).

Los resultados demuestran que la geometría es el principal factor determinante del impacto ambiental. El aumento de la luz (vanos) influye mucho más en el potencial de calentamiento global (GWP) que la profundidad de la cobertura del suelo.

Hallazgos clave por categoría de daño

Categoría de impacto	Rendimiento de PRCAF vs. ISRCF
GWP (calentamiento global)	Reducción consistente en PRCAF (9-17%).
Integridad de ecosistemas	Reducción promedio del 15,4% en PRCAF.
Salud humana	PRCAF es superior en 24 de 25 configuraciones (un 9,9% de mejora).
Agotamiento de recursos	Reducción promedio del 6,5% en PRCAF.

Sensibilidad geométrica y fases del ciclo de vida

Influencia de la geometría: aumentar la luz en 2 m eleva el GWP en un 23-25 % para ISRCF y en un 25 % para PRCAF. Cada metro adicional de cobertura terrestre aumenta el GWP en un 11 %.
Dominancia de fases:
- En los sistemas PRCAF, los impactos se concentran en gran medida en la fase de fabricación (entre el 89 % y casi el 100 %) debido a la naturaleza intensiva en energía de la prefabricación.
- En los sistemas ISRCF, la fabricación contribuye entre el 78 % y el 88 %, con una mayor participación relativa de la fase de construcción.
Efecto de carbonatación: durante las fases de uso y de fin de vida, el hormigón actúa como sumidero de CO₂. Al final de la vida útil de los PRCAF, la fijación de carbono mejora los efectos ambientales entre un 16,7 % y un 17,6 %.

4. Análisis del rendimiento social (S-LCA).

A diferencia de los resultados ambientales, el desempeño social muestra una tendencia opuesta y compleja según la escala geométrica.

Desempeño por escala y grupos de interés

Luces pequeñas (8-10 m): los sistemas prefabricados (PRCAF) son preferibles, ya que reducen el impacto social en un 6,1 %. En la categoría de trabajadores, los beneficios alcanzan el 18,8 %.
Luces grandes (14-16 m): los sistemas in situ (ISRCF) son los más habituales, con reducciones de daño social de hasta el 10,8 %. Esto se debe a una mayor intensidad de mano de obra local y a una distribución distinta de los riesgos a lo largo de la cadena de suministro.
Impacto por categoría (S-LCA):
- Actores de la cadena de valor: PRCAF es favorable en luces cortas (reducción del 8,9 %), pero pierde ventaja en luces > 12 m.
- Comunidad local y sociedad: el ISRCF prevalece en luces grandes (14-16 m) con mejoras de hasta el 10 %.

5. Discusión de los compromisos entre las soluciones (trade-offs).

El estudio identifica una divergencia crítica entre la eficiencia ambiental y la sostenibilidad social.

Industrialización frente a impacto social: mientras que la prefabricación se beneficia de economías de escala en términos de eficiencia de materiales y optimización de procesos, estas ganancias no se traducen directamente en menores impactos sociales a gran escala.
Riesgos en la cadena de suministro: en los sistemas PRCAF, los impactos sociales están vinculados a actividades de fabricación aguas arriba y a cadenas de valor globalizadas, lo que conlleva una mayor intensidad de riesgo social.
Localización del trabajo: los sistemas ISRCF dependen más de procesos de construcción localizados, lo que distribuye de manera más equilibrada los riesgos sociales entre los trabajadores y las comunidades locales en proyectos de gran envergadura.

6. Conclusiones y recomendaciones de diseño.

La investigación concluye que la selección de la tipología constructiva debe basarse en las prioridades específicas del proyecto y en la escala geométrica.

Prioridad ambiental: los sistemas prefabricados (PRCAF) son la opción más adecuada en casi todas las configuraciones, especialmente en luces cortas y medias con coberturas de suelo moderadas.
Prioridad social: los sistemas in situ (ISRCF) pueden ser más adecuados para proyectos de gran escala (luces ≥ 14 m), en los que los criterios sociales y la generación de empleo local resultan fundamentales.
Factores determinantes: La luz de la estructura y la profundidad del suelo son los parámetros que rigen el rendimiento a lo largo del ciclo de vida. Las decisiones tomadas en las etapas iniciales del diseño tienen un impacto irreversible en el perfil de sostenibilidad de la infraestructura.

Este marco de evaluación comparativa permite a los responsables de la toma de decisiones equilibrar objetivos contrapuestos, fomentando diseños alineados con la responsabilidad ambiental y la equidad social a largo plazo.

El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.

Referencia:

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Fabricación y puesta en obra del hormigón

Os presento un Manual de Referencia sobre la fabricación y la puesta en obra del hormigón. Este libro ofrece una visión integral de la fabricación y la puesta en obra del hormigón, tanto en el ámbito de la edificación como en el de la ingeniería civil. Aborda los equipos y procesos asociados a la preparación del hormigón —incluidas las centrales de hormigonado—, su transporte, vertido, compactación y curado, así como los hormigones especiales, los pavimentos de hormigón para carreteras y el hormigón pretensado. La principal aportación de la obra es su enfoque constructivo, apoyado en abundante material gráfico —fotografías e ilustraciones— que refuerza y clarifica las explicaciones. El texto se completa con una amplia bibliografía, cuestiones de autoevaluación con sus respuestas y problemas resueltos que facilitan la consolidación de los conceptos fundamentales. Concebido como libro de texto para estudiantes de ingeniería y arquitectura, ofrece una orientación práctica clara para la construcción. Al mismo tiempo, está estructurado como un manual de consulta para profesionales vinculados al proyecto y a la ejecución de obras, complementando los contenidos de otros textos de carácter estructural o geotécnico, habitualmente más centrados en el desarrollo teórico y en el cálculo.

El libro está editado a todo color, con 452 páginas, 214 fotografías y dibujos, así como 200 preguntas tipo test (con sus respuestas) y un total de 19 ejercicios totalmente resueltos.

El libro lo podéis conseguir en la siguiente dirección: https://www.lalibreria.upv.es/portalEd/UpvGEStore/control/product?product_id=441-5-1

SOBRE EL AUTOR:

Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València. Consejero del Sector de Docencia e Investigación del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Ha recibido el Premio a la Excelencia Docente del Consejo Social, así como el Premio a la Trayectoria Excelente en Investigación y el Premio al Impacto Excelente en Investigación, ambos otorgados por la Universitat Politècnica de València. Es investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Ha sido director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE). Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con los procedimientos de construcción y gestión de obras, la calidad e innovación, los modelos predictivos y la optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.

Referencia:

A continuación, os podéis descargar las primeras páginas del libro y su índice:

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Anatomía de una carretera: ¿qué hay debajo del pavimento de hormigón?

A simple vista, una carretera de hormigón parece una superficie estática y monótona. Sin embargo, tras esa apariencia gris se esconde un sistema de ingeniería de alta precisión diseñado para resistir condiciones extremas que desintegrarían cualquier estructura convencional. ¿Por qué algunas carreteras mantienen su integridad durante décadas, mientras que otras fallan prematuramente?

La respuesta no solo radica en el material, sino también en que el hormigón para pavimentos opera bajo reglas físicas y químicas radicalmente distintas de las de la construcción tradicional. Basándonos en la documentación de las referencias, exploraremos la ciencia invisible que permite que estas estructuras soporten millones de toneladas de carga y la inclemencia del clima.

Para los que estéis interesados en ampliar información sobre este tema de los pavimentos de hormigón en carreteras, podéis consultar otras entradas en este mismo blog en el siguiente enlace:

https://victoryepes.blogs.upv.es/?s=pavimentos+de+hormig%C3%B3n

Flexotracción: cuando el hormigón debe aprender a «doblarse»

En la construcción de edificios, el hormigón destaca por su resistencia a la compresión, ya que su función es soportar cargas verticales. Sin embargo, en una carretera, la regla de oro cambia: lo que realmente importa es la flexotracción. Mientras un pilar se comprime, una losa de pavimento actúa como una viga apoyada sobre el suelo que debe «flexionar» ante el paso de los neumáticos.

La normativa técnica española (PG-3) es estricta: para pavimentos se utilizan hormigones HF-3,5, HF-4,0 y HF-4,5, donde el número indica su resistencia mínima a la flexotracción en megapascales (MPa) a los 28 días. Esta capacidad es vital, ya que, como señalan los expertos en la materia, las fisuras aparecen siempre donde la resistencia a tracción es menor que en el resto del material o en una zona donde se presenta una mayor concentración de tensiones.

«Las fisuras aparecen siempre donde la resistencia a tracción es menor que en el resto del material o en una zona donde se presenta una mayor concentración de tensiones».

Por ello, el hormigón vial debe ser de mayor calidad que el de edificación, para garantizar una mayor homogeneidad y una ganancia temprana de resistencia que soporte las solicitaciones repetidas del tráfico pesado.

Burbujas de aire: el ingenioso sistema «anticongelante» interno

Puede resultar contraintuitivo, pero ¿por qué añadir «vacío» al hormigón para hacerlo más fuerte? En zonas con climas severos, es obligatorio utilizar aditivos aireantes para crear una red de microburbujas que actúan como «cámaras de expansión». Cuando el agua se filtra y se congela, aumenta su volumen. Sin estos poros, la presión interna reventaría la matriz del hormigón. La normativa exige una proporción de aire ocluido entre el 4,5 % y el 6 % en volumen.

Pero este aire no solo protege del hielo. Desde el punto de vista de la ejecución, estos aditivos mejoran la trabajabilidad y la tixotropía de un hormigón que debe tener una consistencia «seco-plástica» (con un asentamiento en el cono de Abrams de entre 2 y 6 cm). Esta baja fluidez es esencial para evitar la «caída de los bordes» del pavimento recién vertido al utilizar equipos de encofrado deslizante y así mantener la geometría perfecta de la calzada.

La carrera contra el reloj: el umbral crítico de las 24 horas

Una carretera de hormigón no es una pieza única, sino un conjunto de losas que deben poder contraerse y expandirse. Si no se le indica al hormigón por dónde debe romperse, lo hará de forma descontrolada. Aquí es donde el aserrado de juntas se convierte en una operación quirúrgica. Según el Pliego de Prescripciones PG-3, el cronómetro es implacable:

Juntas transversales: deben serrarse dentro de las primeras 24 horas posteriores a la puesta en obra.
Juntas longitudinales: el plazo se extiende entre 24 y 72 horas.

La precisión técnica también determina la profundidad del corte: debe ser de 1/3 del espesor en las juntas longitudinales y de 1/4 del espesor en las transversales. Si el serrado se realiza muy pronto, los bordes se desportillan; si se hace demasiado tarde, la carretera ya habrá fisurado de forma irregular.

El «efecto bombeo»: el enemigo invisible bajo la losa

El fallo de una carretera de hormigón suele empezar por debajo de la superficie. El fenómeno conocido como bombeo o pumping de finos se produce cuando coinciden el tráfico pesado, el agua acumulada y una base con exceso de partículas finas (es decir, aquellas que pasan por el tamiz de 0,063 mm). Bajo la presión del tráfico, la losa expulsa violentamente el agua mezclada con estos finos, descalzando el soporte de la carretera.

Para prevenirlo, la ingeniería limita estrictamente la masa unitaria de partículas cernidas por el tamiz de 0,125 mm (incluido el cemento) a un máximo de 450 kg/m³. En categorías de tráfico pesado, no basta con una base granular; es obligatorio el uso de bases de gravacemento. Este material, tratado con ligantes, proporciona un soporte uniforme e impermeable que resiste la erosión y evita que la losa quede «en el aire».

Pasadores y barras de unión: el secreto del movimiento coordinado

Para evitar que las losas se escalonen con el paso del tráfico, se recurre a la transferencia de carga. Esta transferencia de carga puede lograrse mediante la trabazón de áridos (el entrelazamiento natural en la fisura bajo la junta) o, de forma más robusta, mediante pasadores.

Los pasadores son barras de acero lisas que se colocan en las juntas transversales. Su elegancia radica en que permiten que la carretera «respire» (movimiento horizontal debido a las variaciones de temperatura) mientras transfieren la carga vertical de una losa a la siguiente. Así se reducen drásticamente las tensiones, se evita el bombeo y se previene la rotura de las esquinas. Además, las barras de unión mantienen las losas vinculadas lateralmente, lo que asegura la integridad estructural del conjunto.

Conclusión

Lo que percibimos como una simple cinta gris es, en realidad, un organismo técnico altamente sofisticado. Su excelencia reside en detalles que escapan al ojo inexperto, como una dosificación mínima de 300 kg/m³ de cemento (que asciende a 450 kg/m³ en la capa superior de pavimentos bicapa) y una relación agua/cemento que nunca debe superar el 0,46.

La próxima vez que circule por una autopista, recuerde que su seguridad depende de que el árido grueso tenga un coeficiente de Los Ángeles inferior a 35 y, sobre todo, de que la superficie mantenga un coeficiente de pulimento acelerado (CPA) no inferior a 0,50. La ingeniería de pavimentos es, en última instancia, el arte de controlar lo invisible para garantizar la estabilidad de cada kilómetro de nuestro viaje.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre los pavimentos rígidos utilizados en las carreteras.

Este vídeo resume los conceptos básicos de este tipo de pavimentos.

Ingeniería_de_Pavimentos_Rígidos

Rigid_Pavement_Engineering

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

El arte del vertido perfecto: consejos técnicos para un hormigón impecable

https://constructivo.com/noticia/siga-estos-pasos-para-llevar-a-cabo-un-correcto-proceso-de-vibrado-en-la-fundicion-de-concreto-1582900765

Introducción: El momento crítico de la obra.

El vertido del hormigón no marca simplemente el final del transporte, sino que constituye el «momento de la verdad» en cualquier proyecto de construcción. En este momento se determinan la integridad, la durabilidad y la vida útil de la estructura. Un error en la puesta en obra puede convertir un material de alta calidad y alto coste en una estructura con fallos invisibles que comprometerán su resistencia en las próximas décadas.

Debemos entender que el hormigón fresco es un material sensible que requiere disciplina. La forma en que llega al encofrado determinará si se mantendrá su homogeneidad o si aparecerán patologías evitables. A continuación, desglosamos las prácticas técnicas esenciales que marcan la diferencia entre una ejecución mediocre y otra excelente desde el punto de vista estructural.

La regla de oro de los dos metros (la gravedad, enemiga).

Uno de los errores más comunes en obra es permitir que el hormigón caiga desde alturas excesivas por comodidad. Sin embargo, la gravedad puede disgregar la mezcla. El vertido siempre debe realizarse en dirección vertical y lo más cerca posible de su posición definitiva. Si se superan los dos metros de caída libre, se produce la segregación de la masa y pueden producirse daños por impacto en los encofrados, así como desplazamientos en las armaduras y en los conductos de pretensado.

Para evitar que el material choque y rebote contra el acero, es imperativo utilizar «tubos de caída flexible» o «tubos centrales» que encaucen el flujo. Si se opta por el uso de láminas de plástico flexible (faldones) para dirigir la masa, hay un detalle técnico vital: no se debe permitir que el faldón se sumerja más de 500 mm en el hormigón fresco, para facilitar su extracción y evitar que quede atrapado.

«El vertido desde alturas superiores a dos metros provoca necesariamente la disgregación de la masa de hormigón y puede ocasionar daños en los encofrados, así como desplazamientos de estos, de las armaduras y de los conductos de pretensado».

El arte de caminar hacia atrás: el secreto de las losas.

En el hormigonado de superficies horizontales, la técnica del operario es fundamental. La recomendación de oro es el «vertido en retroceso». Aunque resulte incómodo para el trabajador, consiste en avanzar vertiendo hormigón sobre la masa ya colocada.

¿Cuál es el secreto técnico que hay detrás? Al verter sobre el hormigón ya existente, el material nuevo solo atraviesa una capa, lo que garantiza una mayor homogeneidad. Además, la masa ya colocada amortigua la viscosidad del nuevo material y facilita su compactación natural. Este método garantiza que el frente de hormigonado avance abarcando todo el espesor de la capa y evita los desplazamientos horizontales incontrolados que separarían el árido del mortero.

El peligro silencioso de las «juntas frías» y el uso del vibrador.

Una junta fría se produce cuando una capa (tongada) comienza a fraguar antes de recibir la siguiente, lo que genera una unión débil. Para evitarlo, el ritmo de vertido debe ser uniforme y estar coordinado con los medios disponibles. La clave está en el correcto «cosido» de las capas, que deben tener un espesor entre 20 y 70 cm.

En este caso, la regla de campo es innegociable: el espesor de la capa debe ser siempre inferior a la longitud de la cabeza del vibrador. Solo así se garantiza que el equipo atraviese todo el espesor de la capa nueva y penetre en la anterior para consolidarlas. Como advertencia final, queda terminantemente prohibido utilizar el vibrador para «arrastrar» o distribuir el hormigón horizontalmente, ya que esta práctica es la principal causa de la disgregación de los elementos lineales.

Desafiando la pendiente: de abajo hacia arriba.

El hormigonado en superficies inclinadas plantea un reto físico: la tendencia del hormigón a deslizarse y la segregación debida a las distintas velocidades de los áridos. Existe una paradoja: el vibrado es indispensable para compactar, pero también es el principal motor del deslizamiento.

La orden técnica es hormigonar siempre de abajo hacia arriba. Por ello, debemos calcular el volumen y la distancia del vertido de modo que el hormigón ocupe su lugar tras un vibrado breve. Este control del tiempo de vibración, sumado al uso de elementos que encaucen el flujo (como tolvas o embudos), es lo único que garantiza que la masa no se desplace por la ladera y que se mantenga la estabilidad de la sección.

Cómo corregir un «nido de grava» (desde la descarga hasta la pala).

La calidad se controla desde el principio. Para evitar segregaciones iniciales, se recomienda utilizar una «cacera» (recipiente auxiliar) al vaciar la hormigonera, lo que reduce los riesgos antes de que el material llegue a la obra. Si, a pesar de esto, se detecta una zona con exceso de árido grueso (coquera o nido de grava), la corrección debe ser técnica; está prohibido intentar «tapar» el problema añadiendo mortero o hormigón blando encima.

El método correcto consiste en recoger las partículas de grava sobrantes con una pala y distribuirlas en «zonas blandas» (con exceso de mortero). Una vez redistribuido el árido, es obligatorio realizar un vibrado o un apisonado enérgico en la zona para reintegrar los componentes. Si no se realiza esta compactación final, la corrección será solo estética y no tendrá valor estructural.

«No se admitirá, bajo ninguna circunstancia, la puesta en obra de masas de hormigón que presenten indicios de inicio del fraguado, ya que ello compromete gravemente sus propiedades mecánicas y su correcta compactación».

Conclusión.

La puesta en obra es un proceso que exige disciplina técnica y supervisión constante. No se debe iniciar ningún vertido sin la conformidad expresa de la dirección facultativa, que debe verificar la correcta disposición de las armaduras y la estabilidad de los encofrados.

Al final de la jornada, debemos reflexionar: ¿compensa acelerar la construcción a costa de comprometer la durabilidad de una estructura diseñada para durar un siglo? El hormigón es un material noble, pero no perdona los errores una vez endurecido. Nuestra responsabilidad técnica es garantizar que ese «momento de la verdad» se lleve a cabo con la precisión que exigen la ingeniería y la seguridad pública.

Os he grabado un vídeo en el que explico este tipo de cuestiones de obra.

En esta conversación podrás escuchar consejos sobre cómo realizar un buen vertido de hormigón.

Este vídeo resume los conceptos clave de la colocación del hormigón.

Manual_de_Hormigonado_de_Alta_Precisión

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Secretos de los camiones hormigonera que cambiarán tu forma de ver las obras

https://baryserv.es/camiones-hormigonera-producto

Es una estampa habitual en nuestras ciudades: un camión con un enorme tambor giratorio que avanza con parsimonia hacia una obra. Para la mayoría, no es más que un vehículo pesado de transporte. Sin embargo, bajo esa apariencia ruda se esconde un laboratorio rodante. Desde el punto de vista de la ingeniería civil, estos vehículos no son solo camiones, sino fábricas químicas en movimiento diseñadas para que el material más utilizado del mundo, el hormigón, llegue con las propiedades exactas necesarias para sostener nuestros puentes y edificios.

A continuación, te revelo los secretos técnicos que convierten a estos gigantes en piezas maestras de la logística constructiva.

El secreto de la capacidad variable: ¿agitador o mezclador?

Muchos ignoran que la capacidad de carga de un camión hormigonera no es fija, sino que depende de su función. El camión puede funcionar como agitador o como mezclador, y en cada caso la carga útil permitida varía.

Como mezcladora, recibe los componentes secos y el agua de amasado directamente en la central de dosificación. Durante el trayecto, el camión debe realizar el amasado completo. En este caso, su capacidad es menor (por ejemplo, 6,6 m³), ya que se requiere espacio libre en la cuba para que los materiales choquen, caigan y se integren perfectamente.
Como agitador, recibe el hormigón ya amasado en planta. Su única función es mantenerlo fluido y evitar la segregación. En este caso, puede aprovechar mucho mejor su volumen y alcanzar capacidades de hasta 8 m³.

No obstante, cuando hablamos de hormigón estructural, hay que tener en cuenta algo fundamental: el Código Estructural prohíbe expresamente la adición de agua (o cualquier otra sustancia) a la masa de hormigón una vez que sale de la planta, con las cantidades exactas de cada componente, que quedan registradas en el albarán de suministro (contenido de cemento, relación agua/cemento, etc.).

El ingenio de Arquímedes y la anatomía del tambor.

El movimiento del hormigón en la cuba no es aleatorio. La «magia» ocurre gracias a dos hileras de espirales helicoidales soldadas entre sí, que operan según el principio del tornillo de Arquímedes.

Físicamente, la cuba es una estructura cilíndrica cónica fabricada en chapa de alta resistencia al desgaste y montada con una inclinación de 15°. Para soportar las enormes fuerzas de torsión y el peso del material, el tambor descansa sobre un preciso sistema de ingeniería: una banda zunchada en la parte superior que se apoya en dos robustos rodillos y un eje inferior que gira sobre cojinetes de alta capacidad de carga. Gracias a este diseño, basta con cambiar el sentido de rotación para que el camión pase de amasar el material en el fondo a elevarlo mecánicamente hacia la tolva de descarga.

Detalle de las espiras de un camión hormigonera

La danza de las revoluciones: el ritmo exacto del hormigón.

El control de la mezcla se realiza mediante el embrague de la cabina. El conductor debe gestionar tres ritmos críticos de rotación, cada uno con un propósito específico para garantizar la integridad del material:

Carga y amasado (aproximadamente de 16 a 22 rpm): se utiliza la velocidad más alta (segunda velocidad) para integrar los componentes con rapidez tras la carga o para realizar el amasado final en la obra.
Transporte y agitación (aproximadamente de 1 a 6 rpm): según el modelo y el manual de operación, se utiliza una velocidad lenta para mantener el hormigón en movimiento constante y evitar que se segregue o que comience el fraguado prematuramente.
Descarga (7-10 rpm): velocidad intermedia que, al invertir el sentido de giro, garantiza un flujo constante y controlado del material hacia la canaleta de distribución.

Conviene recordar que estos valores son orientativos y pueden variar según el fabricante y el modelo del camión.

La carrera contrarreloj: la regla de los 90 minutos.

El transporte de hormigón es una lucha térmica y química.

El fraguado, entendido como el inicio del endurecimiento, no espera a nadie: en climas cálidos puede comenzar antes que en invierno, por lo que el tiempo de transporte y colocación debe controlarse con rigor.

No debe afirmarse que, cuando las distancias son largas, se añade agua al final del trayecto. El Código Estructural prohíbe expresamente añadir agua al hormigón una vez que ha salido de la planta. El depósito de agua del camión se destina principalmente a la limpieza y al lavado de los restos de hormigón al finalizar la descarga.

. La normativa es tajante al respecto:

«El Código Estructural recomienda que, en condiciones normales, el intervalo de tiempo entre la adición de agua de amasado al cemento y a los áridos y la colocación del hormigón no exceda de una hora y media (90 minutos).»

El corazón independiente: un seguro de vida contra el fraguado.

El mayor temor de un operario es que el hormigón se fragüe en la cuba por una avería del vehículo. En ese caso, la cuba se convertiría en una roca inservible de varias toneladas. Para evitar este desastre económico, la ingeniería ofrece dos sistemas de motorización con ventajas diferentes:

Motor auxiliar independiente: un motor diésel dedicado exclusivamente a hacer girar la cuba.
- Ventaja: permite que la hormigonera siga operando aunque el camión sufra una avería, lo que ayuda a evitar que el hormigón pierda su trabajabilidad.
- Ventaja: aumenta la vida útil del motor principal del vehículo.
Toma de fuerza: utiliza el motor del camión para accionar el tambor.
- Ventaja: reduce el consumo de combustible al emplear un único motor.
- Desventaja: requiere camiones con mayor potencia y una transmisión adecuada para el funcionamiento de la cuba.

Conclusión: la ingeniería que sostiene nuestras ciudades.

La próxima vez que veas un camión hormigonera, ya no lo verás como un simple vehículo pesado. Estarás ante una fábrica de alta precisión que combina la geometría milenaria de Arquímedes con las normativas vigentes en materia de seguridad química. Desde la chapa resistente al desgaste de su cuba hasta el control preciso de sus revoluciones, cada detalle está diseñado para garantizar que el hormigón de nuestros cimientos sea perfecto.

¿Volverás a mirar estos gigantes de acero de la misma forma ahora que conoces la física y la química que tienen lugar en su interior?

Os he grabado un vídeo del camión hormigonera. Espero que os guste.

En este audio podrás escuchar una conversación sobre el funcionamiento de esta máquina.

En este vídeo se recogen las ideas básicas sobre los camiones hormigonera.

Concrete_Mixer_Engineering

Referencias:

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Más que solo girar: el ingenioso secreto de las hormigoneras de tambor reversible

https://www.omaer.com/es/hormigoneras/betonniere-a-inversion-de-marche-350-lt-c-500-i/

En el corazón de cualquier obra de infraestructura existe un componente cuya coreografía mecánica suele pasar desapercibida: la hormigonera. Mientras que los modelos basculantes convencionales dependen de una aparatosa inclinación para vaciar su contenido, las hormigoneras de eje horizontal ejecutan un sofisticado «baile de acero» en el que el tambor nunca cambia de ángulo. El espectáculo comienza con el skip, un cucharón de carga que trepa por guías inclinadas, impulsado por un torno eléctrico que acciona una máquina que, mediante un ingenioso diseño electromecánico, puede mezclar y descargar simplemente cambiando el sentido de su rotación. Esta capacidad no solo es una curiosidad técnica, sino también la clave para producir hormigón de alta calidad en grandes cantidades.

El giro inesperado: un tambor, dos destinos.

El secreto de estas máquinas reside en la «inversión de marcha». En lugar de inclinar una cuba que puede pesar varias toneladas, el sistema simplemente invierte el sentido de giro del motor. Esta solución es mucho más eficiente y económica desde el punto de vista mecánico para grandes volúmenes: mover 9 m³ de hormigón mediante un sistema basculante requeriría una fuerza hidráulica y un refuerzo estructural considerables, mientras que invertir la rotación es una tarea puramente eléctrica o de transmisión.

Este proceso es posible gracias a una arquitectura interna de palas helicoidales fijas. Según la documentación técnica de Rebut:

«Un conjunto eleva el hormigón hacia el centro durante la mezcla y el otro lo empuja hacia la abertura durante la descarga. Las palas están dispuestas en espiral para garantizar una mezcla uniforme y una descarga eficiente».

Las mezcladoras reversibles de sitio suelen manejar lotes de hasta 1 m³, mientras que las unidades industriales de tambor «no inclinable» alcanzan dimensiones cilíndrico-cónicas capaces de gestionar hasta 9 m³ y cuentan con tiempos de mezcla de apenas 40 segundos.

¿Por qué el primer amasado es «el sacrificio» necesario?

Como ingeniero, siempre tengo presente que la precisión del equipo no anula las leyes de la física. Un fenómeno inevitable es la adherencia: parte del mortero de la mezcla se queda pegada a las paredes metálicas de la cuba limpia. Por este motivo, la primera mezcla de la jornada suele ser menos homogénea y de peor calidad.

La recomendación técnica es realizar una «ligera amasada de mortero» antes de comenzar la producción. Este procedimiento no supone un desperdicio, sino una preparación necesaria: el mortero recubre las paredes, «enciende» la máquina y garantiza que, desde el primer lote de hormigón estructural, la dosificación de cemento y finos sea exactamente la que dicta el diseño de la mezcla.

La formulación matemática para un buen hormigón

El éxito de estas máquinas no es azaroso, sino que responde a fórmulas que relacionan la geometría del tambor con la física del amasado. Para obtener un hormigón homogéneo, el tiempo y la velocidad deben ajustarse al diámetro D de la cuba (medido en metros).

Dentro del tambor, operamos bajo dos reglas de oro:

El tiempo mínimo de amasado (en segundos) se calcula como t = 90 √D.
La velocidad de giro ideal (en revoluciones por minuto) se determina mediante la fórmula: N = 20 / √D.

Estas fórmulas garantizan que el material sea impulsado hacia el centro de la cuba con la energía necesaria para mezclarse sin que la fuerza centrífuga separe los componentes.

Silencio y durabilidad: el fin del contacto metal-metal.

Uno de los avances más significativos en la durabilidad de estas máquinas ha sido el rediseño de sus sistemas de arrastre y de soporte. Tradicionalmente, el contacto entre piñones y coronas provocaba un ruido ensordecedor y un desgaste acelerado. El diseño moderno ofrece dos soluciones:

Sistema de corona y piñón: un grupo motorreductor actúa sobre una corona dentada que rodea la cuba.
Sistema de fricción: aquí reside la verdadera innovación. El tambor se arrastra mediante rodillos con bandaje de goma o de poliuretano.

El uso de estos rodillos elásticos no solo reduce drásticamente el ruido operativo en la obra, sino que también actúa como un amortiguador que protege la estructura y minimiza el mantenimiento, incluso en máquinas con producciones masivas.

El desafío de la lentitud: el riesgo de la segregación.

A pesar de su sofisticación, el eje horizontal tiene un punto débil físico: la descarga tiende a ser lenta. Esto ocurre porque el material debe ser «empujado» hacia fuera por las palas en lugar de caer por la fuerza de la gravedad. Si la velocidad de giro (N) disminuye o si la mezcla contiene áridos de gran tamaño, puede producirse segregación: el mortero sale primero y los áridos gruesos quedan al final.

Consejo a pie de obra: el operador debe mantener una vigilancia constante durante la fase final del vaciado. Si se observa que el hormigón empieza a salir «descarnado» (solo piedra), hay que detener la descarga y realizar un breve remezclado en sentido de amasado para reincorporar los finos antes de terminar el vertido.

Conclusión: hacia una construcción de alta resistencia.

Las hormigoneras de inversión de marcha son auténticas bestias de carga, capaces de alcanzar producciones de 250 m³/h y capacidades de entre 5 y 9 m³. Su superioridad frente a los modelos basculantes en proyectos de gran envergadura es indiscutible, ya que ofrecen una mayor eficiencia mecánica y una mejor calidad de la mezcla.

No obstante, la ingeniería no se detiene. Para proyectos de hormigón masivo o de ultra alta resistencia, la industria ya empieza a decantarse por los sistemas de doble eje. ¿Será suficiente la optimización del tambor reversible para afrontar los retos del futuro o estamos llegando al límite físico de lo que un solo eje horizontal puede lograr?

Os he grabado un vídeo sobre esta máquina. Espero que os guste.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre el funcionamiento de esta máquina.

En este vídeo se resumen bien los principios fundamentales de esta hormigonera.

Horizontal_Mixer_Engineering

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Cómo el hormigón se convierte en sumidero de carbono para salvar el planeta en 2050.

El sector del cemento y el hormigón pretende alcanzar la neutralidad en emisiones de carbono para el año 2050 integrando principios de economía circular en todas sus etapas productivas. Este cambio de paradigma, impulsado por la Global Cement and Concrete Association, propone sustituir el modelo lineal tradicional por estrategias que priorizan la reducción, la reutilización y el reciclaje de materiales.

Entre las acciones clave se encuentran el uso de combustibles alternativos en hornos de clínker, la incorporación de residuos industriales en las mezclas y el diseño de estructuras desmontables. Además, el sector apuesta por la innovación tecnológica para optimizar la capacidad natural del hormigón para absorber CO2 y prolongar la vida útil de las construcciones. El éxito de esta transición requiere una estrecha colaboración entre los sectores público y privado para establecer normativas que fomenten la sostenibilidad y la gestión eficiente de los recursos.

El desafío de los 100 mil millones de toneladas.

Según el Foro Económico Mundial, cada año la economía mundial consume la abrumadora cantidad de 100 mil millones de toneladas de materiales. Lo más alarmante es que cerca de la mitad de estos recursos se destinan exclusivamente a la ingeniería y la construcción.

Con una proyección de 2000 millones de nuevos hogares para el año 2100, el modelo lineal de «tomar-hacer-desechar» resulta físicamente inviable. La economía circular ya no es una opción romántica, sino el pilar técnico indispensable para alcanzar la neutralidad de emisiones de carbono en 2050.

Más allá del reciclaje: las «9R» en el mundo del cemento.

Para transformar este sector, debemos comprender tres estrategias fundamentales: cerrar ciclos (utilizar residuos como la escoria de alto horno), estrechar ciclos (optimizar el uso de áridos reciclados) y ralentizar ciclos (extender la vida útil).

El Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) propone las «9R», que en la industria del hormigón se adaptan a estas seis categorías críticas:

Reducir por diseño: disminuir el uso de material virgen en la ingeniería.
Reciclar: procesar el hormigón al final de su vida útil para producir áridos reciclados de calidad controlada.
Readaptar: colocar en el mercado elementos que cumplan una función igual o mejor que la de uno nuevo.
Reutilizar: mantener los componentes en uso siempre que sea posible.
Rechazar y reducir: usar menos artículos y prolongar su vida útil.
Reparar, renovar y remanufacturar: mantener lo existente en lugar de demoler y reemplazar.

La durabilidad extrema del hormigón es su mayor activo circular. Su resistencia innata a incendios, inundaciones y condiciones meteorológicas adversas hace que las estructuras permanezcan útiles durante décadas con un mantenimiento mínimo.

El hormigón como «esponja» de CO2: el fenómeno de la recarbonatación.

La recarbonatación es un proceso natural disruptivo en el que el hormigón absorbe CO₂ de la atmósfera. Este fenómeno convierte el material en un sumidero de carbono vivo. Un detalle técnico vital es que este proceso se maximiza tras la demolición, ya que aumenta la superficie expuesta del material.

Este cambio de paradigma permite reducir las emisiones de carbono en el entorno construido. Como señala la Global Cement and Concrete Association (GCCA) en su posicionamiento oficial:

«La adopción de la economía circular es uno de los elementos clave para alcanzar la neutralidad de emisiones de carbono en 2050, como se menciona en la hoja de ruta del organismo internacional».

Coprocesamiento: transformando residuos en energía y materia.

La industria emplea el coprocesamiento, una forma de simbiosis industrial que utiliza residuos como combustibles y materias primas alternativas (ARMs). El uso de neumáticos viejos en hornos de clínker es un caso de éxito emblemático.

Esta práctica soluciona el problema crítico que supone la gestión de residuos de combustión lenta y perjudicial y reduce la dependencia de los combustibles fósiles. Es una eficiencia pura: transformar los desechos de la sociedad en un recurso industrial de alto valor.

Diseño modular y desmontable: construir para el futuro.

La circularidad se define en la fase de proyecto. Actualmente, la innovación se divide en dos frentes:

Diseño de productos: Uso de materiales cementosos suplementarios, como las cenizas volantes, que optimizan la composición del hormigón y mejoran su resistencia.
Diseño de proyectos: Implementación de sistemas prefabricados y modulares.

El concepto de «diseñar para el desensamblaje» permite tratar los edificios completos como bancos de materiales. Las losas y los paneles prefabricados pueden desmontarse y reutilizarse en nuevas estructuras, lo que elimina de raíz la generación de escombros.

Un pacto por la transparencia y la innovación.

La GCCA y sus miembros se han comprometido a acelerar las métricas circulares y a fomentar la colaboración público-privada. No obstante, para ampliar estos resultados se necesitan marcos regulatorios valientes.

Una de las propuestas más urgentes es la eliminación gradual de los vertederos destinados a los residuos de construcción. Al prohibir el envío de escombros de hormigón a vertederos, se garantiza su reincorporación al ciclo productivo, de modo que cada tonelada de material mantenga su valor máximo.

Conclusión: ¿Estamos preparados para dejar atrás la era del desperdicio?

La transición hacia la economía circular supone un cambio de paradigma que genera valor, resiliencia y eficiencia operativa. Al integrar la recarbonatación, el coprocesamiento con ARMs y el diseño desmontable, la industria está redefiniendo el concepto de construcción.

El fin de la era del desperdicio no es solo una meta medioambiental, sino también una realidad técnica en curso. Ante este avance, la pregunta es inevitable: ¿Seguiremos viendo al hormigón como un material inerte o lo reconoceremos finalmente como la infraestructura que nos protegerá en 2050?

En esta conversación puedes escuchar los aspectos más importantes de la revolución circular del hormigón.

En este vídeo se resumen bien las ideas más interesantes sobre este tema.

Hormigón_Circular_2050

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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